(57)【要約】  【課題】  シンチレータによって発生するクロストークを抑制し解像度を向上させることを可能とした放射線検出装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  少なくともフォトダイオード６上部領域に積層される保護膜層３−１と比較して、隣接画素との境界領域上部に積層される保護膜層３の透過率を低く設定しておくことで、隣接画素領域に位置するシンチレータ４から放射された可視光が当該画素領域のフォトダイオード６に入射される光量を減少させることができる。【選択図】      図１２
2006189295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた電気信号を発生する光電変換素子を備えるとともに２次元的に配置された複数の画素と、前記複数の画素を覆う下地層と、前記下地層上に形成されるとともに入射した放射線を可視光に変換するシンチレータと、を基板上に備える放射線検出装置であって、
前記下地層が積層される領域の内、少なくとも前記光電変換素子上部領域を覆う第１領域に積層された前記下地層が、前記第１領域を除く領域であって少なくとも前記２次元的に配置された画素相互の境界領域上部を覆う第２領域に積層された前記下地層と比較して、入射された光が透過する割合を示す透過率が高いことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記第１領域に積層された前記下地層と、前記第２領域に積層された前記下地層とが異なる材質であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記第２領域に積層された前記下地層が、前記光電変換素子と同一の材質で構成されることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第１領域に積層された前記下地層に対してレーザー光を照射して前記第１領域の透過率を向上させたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記第１領域に積層された前記下地層に対して紫外光を照射して前記第１領域の透過率を向上させたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記第２領域に積層された前記下地層に対して着色を行って前記第２領域に積層された透過率を低下させたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記第１領域に積層された前記下地層の表面が、前記第２領域に積層された前記下地層の表面よりも平坦性が高いことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記第２領域に積層された前記下地層が、該下地層表面に対してスパッタリング処理が施されることで表面の平坦性が低下されたことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記第２領域に積層された前記下地層が、該下地層表面に対して化学的エッチング処理が施されることで表面の平坦性が低下されたことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出装置。
【請求項１０】
前記第２領域に積層された前記下地層が、該下地層表面に対してレーザー光を照射して膜質を変化させることで表面の平坦性が低下されたことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出装置。
【請求項１１】
前記第１領域に積層された前記下地層が、前記第２領域に積層された前記下地層と比較して、入射された光を集光する割合を示す集光率が高いことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項１２】
前記複数の画素が、前記光電変換素子からの電気信号を出力する出力線と、該出力線と前記光電変換素子との電気的な接離を行うスイッチング素子とを備え、
前記第２領域が、前記２次元的に配置された画素相互の境界領域上部に加えて、更に前記スイッチング素子上部領域を含むことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項１３】
入射光量に応じた電気信号を発生する光電変換素子を備えるとともに２次元的に配置された複数の画素と、前記複数の画素を覆う下地層と、前記下地層上に形成されるとともに入射した放射線を可視光に変換するシンチレータと、を基板上に備える請求項１に記載の放射線検出装置の製造方法であって、
前記基板上に前記複数の画素を形成する第１工程と、
前記第１領域と前記第２領域とを含む領域に前記下地層を積層する第２工程と、
前記第２工程において前記第１領域に積層された前記下地層に対して透過率を向上させる処理を施す第３工程と、
前記第３工程完了後、前記第２工程で積層された前記下地層上に前記シンチレータを形成する第４工程と、から構成される放射線検出装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第３工程が、前記第２工程において前記第１領域に積層された前記下地層に対してレーザー光を照射して透過率を向上させる処理を含むことを特徴とする請求項１３に記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第３工程が、前記第２工程において前記第１領域に積層された前記下地層に対して紫外光を照射して透過率を向上させる処理を含むことを特徴とする請求項１３に記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第４工程を行う前に、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層に対して透過率を低下させる処理を施す第５工程を備えることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第５工程が、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層に対して着色を行って透過率を低下させる処理を含むことを特徴とする請求項１６に記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第４工程を行う前に、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層に対して表面の平坦性を低下させる処理を施す第６工程を備えることを特徴とする請求項１３〜請求項１７のいずれかに記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第６工程が、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層の表面に対してスパッタリング処理を施して表面の平坦性を低下させる処理を含むことを特徴とする請求項１８に記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第６工程が、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層の表面に対して化学的エッチング処理を施して表面の平坦性を低下させる処理を含むことを特徴とする請求項１８に記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第６工程が、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層の表面に対してレーザー光を照射して膜質を変化させることで表面の平坦性を低下させる処理を含むことを特徴とする請求項１８に記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項２２】
前記下地層が、第１下地層と、前記第１下地層とは異なる材質で構成されるとともに前記第１下地層と比較して透過率の低い第２下地層と、で構成され、
前記第２工程が、前記第１領域に前記第１下地層を積層する第７工程と、前記第２領域に前記第２下地層を積層する第８工程と、を備えることを特徴とする請求項１３〜請求項２１のいずれかに記載の放射線検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断機器、非破壊検査機器等に用いられる放射線を電気信号として検出する放射線検出装置、及びその製造方法に関し、特に入射された放射線を一旦可視光に変換した後、この可視光の光量に基づいて電気信号に変換する間接変換方式によるＦＰＤを用いた放射線検出装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医用画像診断や非破壊検査等の放射線により取得した画像を利用する領域では、フィルムレス化とネットワーク化に伴い、取得画像のデジタル化が急速に進められており、この実現方法の一つとして被験体を透過した放射線を直接検出しデジタル情報として扱うことのできるフラットパネルディテクター（Flat Panel Detector: FPD）を利用した撮影方法が提案されている。このＦＰＤを利用した放射線撮影システムの一例として、図３２にＦＰＤを利用したＸ線撮影システムの概念図を示す。
【０００３】
図３２に示すように、被験体９００を撮影するための撮影室９０１には、Ｘ線を放射するＸ線管９０４と、受信したＸ線を電気信号に変換するＦＰＤ９０３を備える撮像装置が備えられている。又、別室９０２には取得した画像を閲覧、保存、加工するためのコンピュータ９０５が設置されている。
【０００４】
Ｘ線管９０４からＸ線が放射されると、ＦＰＤ９０３が披験体９００を透過したＸ線を感知して、感知したＸ線信号を電気信号に変換する。この電気信号がデジタルデータとしてコンピュータ９０５に送られ、別室９０２に待機する利用者が撮像データを瞬時に確認できる。
【０００５】
又、このコンピュータ９０５に接続されたプリンター９０６から撮像データを出力することができるとともに、ＰＡＣＳシステム９０７が導入された医療施設であれば、このＰＡＣＳのサーバに当該撮像データをアップロードすることによって、披験体９００のＸ線撮像データを離れた場所から閲覧することができる。尚、ＰＡＣＳは近年導入されている医療画像の保存・伝送・検索の通信システムであり、最近では施設内だけでなく、施設間で医療画像の伝送・検索ができる構成のものも存在する。
【０００６】
ところで、上述のＦＰＤは、検知されたＸ線を電気信号に変換する過程の違いによって、直接変換方式と間接変換方式に分類される。この違いについて以下に図面を参照して説明する。図３３は、ＦＰＤの構成を示す概念的なブロック図である。
【０００７】
図３３に示すＦＰＤ９０３は、センサ受像面の大きさのガラス基板９１３にマトリクス状に多数のスイッチング素子及び電荷蓄積素子を備えており、これらが集合してパネル９１２を構成している。そして、この内の一組のスイッチング素子９１５及び電荷蓄積素子９１６とによって、画素９１４が構成される。尚、このスイッチング素子としてアモルファスシリコン(a-Si)等で構成される薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor: TFT）が用いられている。
【０００８】
又、パネル９１２の上面にはＸ線を電気信号に変換するＸ線変換層９１１が設けられている。このＸ線変換層９１１によって変換された電気信号が電荷蓄積素子９１６に蓄積されて、縦横に配置されるゲートライン９１７によって指定された画素のスイッチング素子９１５がオン状態に制御されることで、このスイッチング素子９１５を介して出力される電気信号がデータライン９１８を通じて読み出される構成である。尚、図３３中のＸ線変換層９１１を構成する構成要素によって上記直接変換方式と間接変換方式の２種類が存在する。
【０００９】
図３４は、Ｘ線を電気信号に変換する方法として直接変換方式と間接変換方式を比較するためのブロック図である。図３４（ａ）に直接変換方式を示し、図３４（ｂ）に間接変換方式を示している。
【００１０】
直接変換方式では、Ｘ線変換層９１１としてアモルファスセレン（a-Se）９２１が利用される。このアモルファスセレン９２１は、感知したＸ線の強弱に応じて一定量の電子と正孔を生成する性質を有しており、これによってＸ線が直接電気信号に変換される。又、このアモルファスセレン９２１には３０００Ｖ程度の直流バイアス電圧が印加されており、この印加されるバイアスの極性に従って電気信号が画素電極に移動して、電荷蓄積素子９１６に蓄積される。そして、スイッチング素子９１５によってスイッチング制御されることでこの蓄積された電気信号が後段回路に読み出される。
【００１１】
一方、間接変換方式では、Ｘ線変換層９１１として、蛍光体９２５及び光電変換素子９２６が利用される。この光電変換素子９２６には、５〜１０Ｖ程度の直流バイアスが印加されている。又、蛍光体９２５は、感知したＸ線の強弱に応じて一定量の光を生成する性質を有しており、この生成された光を光電変換素子９２６が受光することで、受光した光量に応じて一定量の電気信号が生成され、この生成された電気信号が電荷蓄積素子９１６に蓄積されて、スイッチング素子９１５によってスイッチング制御されることでこの蓄積された電気信号が後段回路に読み出される構成である。このとき、光電変換素子９２６としてフォトダイオードを用いる場合は、通常、フォトダイオードが電荷蓄積素子９１６を兼ねる。尚、入射されたＸ線が可視光に変換される現象をシンチレーションと呼び、このシンチレーションを発生させるために設けられる蛍光体９２５はシンチレータとも呼ばれる。
【００１２】
上述のように、直接変換方式の場合、Ｘ線変換層に対して３０００Ｖ程度の高い直流バイアスを印加する必要があり、このバイアス電圧によって素子が壊れやすいという問題がある。又、Ｘ線を直接電気信号に変換することのできる材料として、上記アモルファスセレンの他、テルル化カドミウム（CdTe）等のごく僅かの限られた材料しか利用することができず汎用性に欠けるという点でも課題がある。更にＸ線変換層として利用されるa-SeやCdTe等の材質はいずれも人体に対して有毒であるため、環境の観点からも利用上の問題がある。
【００１３】
これに対して、間接変換方式の場合、フォトダイオードに必要な直流バイアスは数ボルト程度の低い電圧であり、高バイアスが必要とされる直接変換方式と比較した場合に構成素子が壊れやすいという問題は著しく低下する。又、変換層９１１に必要な構成要素である蛍光体９２５にはＣｓＩ、ＮａＩ等の汎用性の高い材料で構成することができるというメリットがある。
【００１４】
しかしながら、蛍光体９２５は、Ｘ線を感知すると蛍光子を発生させることによって可視光を出力する構成であるが、この蛍光子が蛍光体９２５内部で散乱するために、当該可視光が近接画素に入射されてしまい、受光面で像がぼけて解像度が低下する（クロストーク）という問題がある。
【００１５】
この問題を解決するため、パネル９１２上に構成される画素毎に複数の凸パターンを形成するとともに、この上にシンチレータの柱状結晶を形成することで、対応する画素毎に放射線入射による光の検出を可能にした放射線検出装置が提案されている（特許文献１、特許文献３参照）。
【００１６】
又、パネル９１２上に構成される画素に対応したピッチで予め凹状あるいは凸状のパターンを形成しておき、この上にシンチレータの柱状結晶を成長させることによってシンチレータの生成過程で選択的に亀裂を生じさせ、この亀裂によってシンチレータが画素毎に区切られることで、対応する画素毎に放射線入射による光の検出を可能にした放射線検出装置が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−９３７８０号公報
【特許文献２】特開平７−２７８６３号公報
【特許文献３】特開２００１−１２８０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献３による放射線検出装置によれば、凹凸形状を形成することで柱状結晶を画素毎に分離することはできても画素の境界部分で結晶同士が接してしまい、依然としてクロストークが存在するという問題がある。
【００１８】
又、特許文献２による放射線検出装置によれば、シンチレータ形成後に冷却工程で応力におよって画像境界部分に亀裂を発生させるため、画素に対応した柱状結晶にも欠陥を発生させる場合があり、これによってシンチレータの性能を悪化させる可能性がある。
【００１９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて、シンチレータによって発生するクロストークを抑制し解像度を向上させることを可能とした放射線検出装置を提供することを目的とする。又、本発明は、このような放射線検出装置を製造する製造方法を提供することを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成すべく、本発明の放射線検出装置は、入射光量に応じた電気信号を発生する光電変換素子を備えるとともに２次元的に配置された複数の画素と、前記複数の画素を覆う下地層と、前記下地層上に形成されるとともに入射した放射線を可視光に変換するシンチレータと、を基板上に備える放射線検出装置であって、前記下地層が積層される領域の内、少なくとも前記光電変換素子上部領域を覆う第１領域に積層された前記下地層が、前記第１領域を除く領域であって少なくとも前記２次元的に配置された画素相互の境界領域上部を覆う第２領域に積層された前記下地層と比較して、入射された光が透過する割合を示す透過率が高いことを特徴とする。
【００２１】
このように構成されることで、光電変換素子上部に積層された下地層は透過率が高いため、当該画素領域のシンチレータに入射された放射線が変換された可視光は、当該領域下部の透過率の高い下地層を透過して、下部に位置する光電変換素子に与えられる一方、隣接画素との境界領域上部に積層された下地層は透過率が低く設定されているため、隣接画素領域のシンチレータに入射された放射線が変換された可視光は境界領域の下地層を透過する間に減衰し、これによって隣接画素領域からの可視光が当該画素領域の光電変換素子に与えられる光量は減少する。
【００２２】
即ち、シンチレータで変換された後、下地層を透過して光電変換素子に入射される可視光は、そのほとんどが当該光電変換素子を構成する当該画素領域に入射した放射線が変換されて生成された可視光で構成され、隣接画素領域に入射した放射線が変換されて生成された後、透過率の高くない下地層内部を透過することで光電変換素子に入射された可視光を含む割合は大きく減少するため、クロストークを抑制することができる。又、このように構成される放射線検出装置を利用することで、従来構造の放射線検出装置と比較して取得画像の解像度を向上させることができる。
【００２３】
又、前記第１領域に積層された前記下地層と、前記第２領域に積層された前記下地層とが異なる材質であるものとしても構わない。このとき、前記第１領域に積層される下地層が例えば感光性のポリイミドやアクリル系樹脂等で構成されており、前記第２領域に積層される下地層が例えばアモルファスシリコンやＩＴＯで構成されるものとしても構わない。
【００２４】
又、前記第２領域に積層された前記下地層が、前記光電変換素子と同一の材質で構成されるものとしても構わない。
【００２５】
このように構成することで、前記第２領域に積層される前記下地層は可視光を吸収する機能を備えるため、隣接画素で生成された可視光がこの第２領域に積層される下地層に入射されると、入射された可視光の内の所定光量が吸収されるため、この可視光が光電変換素子に入射される割合は減少し、これによってクロストークを抑制する効果を有する。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤと比較して取得画像の解像度を向上させることができる。
【００２６】
又、前記第１領域に積層された前記下地層に対してレーザー光を照射して前記第１領域の透過率を向上させるものとしても構わない。
【００２７】
又、前記第１領域に積層された前記下地層に対して紫外光を照射して前記第１領域の透過率を向上させるものとしても構わない。
【００２８】
又、前記第２領域に積層された前記下地層に対して着色を行って前記第２領域に積層された透過率を低下させるものとしても構わない。
【００２９】
又、前記第１領域に積層された前記下地層の表面が、前記第２領域に積層された前記下地層の表面よりも平坦性が高いものとしても構わない。
【００３０】
このように構成されるとき、前記第１領域に積層された下地層上部に結晶成長するシンチレータの結晶成長状態と比較して、前記第２領域に積層された下地層上部に結晶成長するシンチレータの結晶成長状態が低下するため、第２領域に積層されるシンチレータの透過率が悪化し、これによって隣接画素から光電変換素子に入射される可視光の光量を抑制することができる。
【００３１】
又、前記第２領域に積層された前記下地層が、該下地層表面に対してスパッタリング処理が施されることで表面の平坦性が低下されるものとしても構わない。
【００３２】
又、前記第２領域に積層された前記下地層が、該下地層表面に対して化学的エッチング処理が施されることで表面の平坦性が低下されるものとしても構わない。
【００３３】
又、前記第２領域に積層された前記下地層が、該下地層表面に対してレーザー光が照射されることで膜質が変化して表面の平坦性が低下されるものとしても構わない。
【００３４】
又、前記第１領域に積層された前記下地層が、前記第２領域に積層された前記下地層と比較して、入射された光を集光する割合を示す集光率が高いものとしても構わない。
【００３５】
又、前記複数の画素が、前記光電変換素子からの電気信号を出力する出力線と、該出力線と前記光電変換素子との電気的な接離を行うスイッチング素子とを備え、前記第２領域が、前記マトリクス状に配置された画素相互の境界領域上部に加えて、更に前記スイッチング素子上部領域を含むものとしても構わない。
【００３６】
このとき、前記第２領域上部に積層される前記下地層が光電変換素子と同一の材質である場合には、前記第２領域に積層される下地層は遮光効果を備えるため、これによってスイッチング素子に入射される光量が減少し、シンチレータからの放射光がオフ状態のスイッチング素子に入射されたときにリーク電流が増加して当該スイッチング素子が誤動作を起こす現象を抑制することができる。
【００３７】
又、本発明の放射線検出装置の製造方法は、入射光量に応じた電気信号を発生する光電変換素子を備えるとともに２次元的に配置された複数の画素と、前記複数の画素を覆う下地層と、前記下地層上に形成されるとともに入射した放射線を可視光に変換するシンチレータと、を基板上に備える放射線検出装置の製造方法であって、前記基板上に前記複数の画素を形成する第１工程と、前記第１領域と前記第２領域とを含む領域に前記下地層を積層する第２工程と、前記第２工程において前記第１領域に積層された前記下地層に対して透過率を向上させる処理を施す第３工程と、前記第３工程完了後、前記第２工程で積層された前記下地層上に前記シンチレータを形成する第４工程と、から構成されることを特徴とする。
【００３８】
このとき、前記第３工程が、前記第２工程において前記第１領域に積層された前記下地層に対してレーザー光を照射させて透過率を向上させる処理を含むものとしても構わない。
【００３９】
又、前記第３工程が、前記第２工程において前記第１領域に積層された前記下地層に対して紫外光を照射させて透過率を向上させる処理を含むものとしても構わない。
【００４０】
又、本発明の放射線検出装置の製造方法が、前記第４工程を行う前に前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層に対して透過率を低下させる処理を施す第５工程を備えるものとしても構わない。
【００４１】
このとき、前記第５工程が、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層に対して着色を行って透過率を低下させる処理を含むものとしても構わない。
【００４２】
又、本発明の放射線検出装置の製造方法が、前記第４工程を行う前に、前記第２工程において前記第２領域に積層された前記下地層に対して表面の平坦性を低下させる処理を施す第６工程を備えるものとしても構わない。
【００４３】
このとき、前記第６工程として、前記第２領域に積層された前記下地層に対してＡｒやＮｅ等の不活性ガスをプラズマ状態にしてイオン化させた上でこのイオンを表面に叩きつける処理（物理的スパッタリング処理）を行うものとしても構わないし、Ｈ2やＯ2等の反応性ガスをプラズマ状態にしてイオン化させた上でこのイオンを表面に叩きつける処理（化学的スパッタリング処理）を行うものとしても構わないし、、薬剤に浸漬させて化学反応を起こすことで表面を融解する処理（化学的エッチング処理）を行うものとしても構わないし、層表面に対して紫外線あるいは高エネルギーパルス光（レーザー光）を照射させることによって表面を結晶化させて凹凸を大きくする処理を行うものとしても構わない。
【００４４】
又、前記下地層が、第１下地層と、前記第１下地層とは異なる材質で構成されるとともに前記第１下地層と比較して透過率の低い第２下地層と、で構成されるとき、前記第２工程が、前記第１領域に前記第１下地層を積層する第７工程と、前記第２領域に前記第２下地層を積層する第８工程と、を備えるものとしても構わない。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の放射線検出装置によれば、画素を構成する光電変換素子上部に位置する保護膜層が有する可視光の透過率と比較して、隣接画素との境界領域上部に位置する保護膜層が有する可視光の透過率が低下されているため、光電変換素子上部に位置するシンチレータで生成された可視光については下部の透過率の良好な保護膜層を透過して当該画素を構成する光電変換素子に入射される一方、隣接画素領域上部のシンチレータで生成された可視光は、この境界領域に位置する透過率の低い保護膜層内で光量が減衰されることで当該画素に入射される光量の割合が低下し、クロストークを抑制する効果を有する。
【００４６】
又、本発明の放射線検出装置によれば、隣接画素との境界領域上部に位置する保護膜層が可視光を吸収する性質を有するため、隣接画素領域上部のシンチレータで生成された可視光は、この保護膜層で吸収されることで当該画素に入射される光量の割合が低下し、クロストークを抑制する効果を有する。
【００４７】
又、本発明の放射線検出装置によれば、画素を構成する光電変換素子上部のシンチレータ層の結晶成長状態と比較して隣接画素との境界領域上部に結晶成長するシンチレータ層の結晶成長状態が低下しており、当該箇所のシンチレータ層は光を透過させる透過能力が低く、光電変換素子上部のシンチレータ層で生成された可視光の内、境界領域を透過して隣接画素を構成する光電変換素子に入射される光量の割合を低下させることができるため、クロストークを抑制する効果を有する。
【００４８】
従って、本発明の放射線検出装置によって取得された画像は、従来構成の放射線検出装置によって取得された画像と比較して、高い解像度を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態で利用されるＦＰＤの模式的外観図である。
【００５０】
図１に示すＦＰＤ１は、ガラス基板２の上にマトリクス状に配置された複数の画素５を備える。この画素５は、フォトダイオード６と薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:TFT、以下では「ＴＦＴ」と称する）７とを備える。フォトダイオード６は、受光した光の光量に応じた電気信号を発生する光電変換機能を備えるとともに、この発生した電気信号を蓄積する電荷蓄積機能も有する。又、ＴＦＴ７は与えられる電気信号に応じてオンオフ制御が可能なスイッチング素子を構成する。
【００５１】
このＴＦＴ７は、ゲートライン８が接続されており、ゲートライン８を通じて制御信号が与えられることでスイッチング制御される構成である。又、データライン９がＴＦＴ７と接続されており、ゲートライン８によってＴＦＴ７がオン状態になると、フォトダイオード６に蓄積された電気信号がＴＦＴ７を介してデータライン９から出力される構成である。
【００５２】
ところで、ガラス基板２上に形成される画素５を構成する各構成素子（フォトダイオード６、ＴＦＴ７、ゲートライン８、データライン９等）は、それぞれ層の厚さが異なるため、画素５を構成するガラス基板２上面には凹凸が形成される。図１に示すＦＰＤ１は、このガラス基板２上面に形成される凹凸を平坦化させるための保護膜層３が積層されている。この保護膜層３は、ガラス基板２上部の平坦化を行うとともに、画素５を構成する構成素子を保護する役目も備えており、例えばスピンコート技術を用いて感光性のポリイミドやアクリル系樹脂等を塗布することで形成される。更に、この保護膜層３の上部には例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）が蒸着されてシンチレータ層４が形成される。このシンチレータ層４は、入射された放射線を可視光に変換する機能を備える。このＦＰＤ１のガラス基板２上に形成されるマトリクス状に配置された各画素が構成する回路ブロック図を図２に示す。
【００５３】
図２（ａ）は、ガラス基板２上に配置された各画素が構成するブロック図を表しており、この内の一画素５−１１を図２（ｂ）に拡大して示す。この画素５−１１〜５−ｍｎは、ｍ行×ｎ列のマトリクス状に配置された複数の画素を示しており、図１における画素５はこの内の一画素を表したものである。
【００５４】
各画素は、外部電源より逆バイアス電圧が印加されるフォトダイオードと、フォトダイオードにソース電極が接続されるＴＦＴとで構成される。画素５−１１に着目すると、外部電源よりバイアスライン１６を介してアノードに逆バイアス電圧が印加されるフォトダイオード６−１１と、このフォトダイオード６−１１のカソードにソース電極が接続されるＴＦＴ７−１１とで構成されている。尚、図２（ａ）に示される他の各画素５−１２〜５−ｍｎについても図２（ｂ）と同様の構成を示すものとし、このとき例えば画素５−１２は、フォトダイオード６−１２とＴＦＴ７−１２とを備え、画素５−ｍｎは、フォトダイオード６−ｍｎとＴＦＴ７−ｍｎとを備えるものとする。
【００５５】
又、各ＴＦＴのゲート電極にはゲートラインが接続され、このゲートラインを介してＴＦＴ駆動回路１２からの電気信号が各ＴＦＴのゲート電極に与えられる。このゲートラインは、行方向に並列に並べられた複数のライン８−１〜８−ｍで構成されており、同一行に配置された画素に対しては同一行のゲートラインから電気信号が与えられる。例えば、画素５−１１〜５−１ｎの各画素に対しては、ゲートライン８−１からの電気信号が与えられる。
【００５６】
又、各ＴＦＴのドレイン電極にはデータラインが接続され、このデータラインを介してＴＦＴから出力される電気信号が信号処理回路１１に与えられる。このデータラインは、列方向に並列に並べられた複数のライン９−１〜９−ｎで構成されており、同一列に配置された画素から同一列のデータラインに対して電気信号が出力される。例えば、画素５−１１〜５−ｍ１の各画素においては、データライン９−１を介して信号処理回路１１に出力される。
【００５７】
ＴＦＴ駆動回路１２は、所定の時間間隔で出力先を変更しながらパルス信号を出力する回路であり、このパルス信号をゲートライン８−１〜８−ｍに対して順次出力する。又、信号処理回路１１は、データライン９−１〜９−ｎより入力される電気信号に対して増幅やノイズ除去等の所定の演算処理を行う回路であり、演算処理が行われた電気信号が各ライン毎に選択的に出力される。尚、この信号処理回路１１から出力された電気信号に対して、更に画像出力のためのＡ／Ｄ変換等の信号処理が行われるものとしても良い。
【００５８】
例えば、ＴＦＴ駆動回路１２がゲートライン８−１に対してパルス信号を出力すると、画素５−１１〜５−１ｎを構成する各ＴＦＴのゲート電極に当該パルス信号が与えられて、各ＴＦＴがＯＮ状態に制御される。そして、これらの各画素を構成するフォトダイオード６−１１〜６−１ｎに蓄積されている電荷が電気信号としてそれぞれデータライン９−１〜９−ｎを介して信号処理回路１１に入力される。そして、信号処理回路１１において、各データライン９−１〜９−ｎから入力される電気信号に対して増幅やノイズ除去等の所定の信号処理を施された後、順次各ライン毎に選択的に出力される。尚、このとき、信号処理回路１１がマルチプレクサ回路を備えており、このマルチプレクサ回路によって選択されたラインの電気信号が信号処理回路１１から出力されるものとしても構わない。
【００５９】
このようにして、画素５−１１〜５−１ｎを構成するフォトダイオード６−１１〜６−１ｎに蓄積された各電気信号が、所定の信号処理を施された後信号処理回路１１から出力されると、ＴＦＴ駆動回路１２からの出力パルスによってゲートライン８−２に接続される画素５−２１〜５−２ｎを構成する各フォトダイオード６−２１〜６−２ｎに蓄積された電気信号の読み出しに移行する。このようにＴＦＴ駆動回路１２及び信号処理回路１１によって、各画素を構成するフォトダイオード６−１１〜６−ｍｎに蓄積された電気信号が順次出力回路１５に送出される構成である。このようにマトリクス状に配置された複数の画素の内の一画素を上面から見たときのレイアウト図を図３に示す。
【００６０】
図３は、ｍ行×ｎ列のマトリクス状に配置された複数の画素の内の一つの画素５を上面から見たときのレイアウト図である。画素５は、フォトダイオード６とＴＦＴ７とを備えるとともに、フォトダイオード６にバイアスを印加するバイアスライン１６と、ＴＦＴ７のゲート電極に電気信号を与えるゲートライン８と、ＴＦＴ７のドレイン電極から電気信号が出力されるデータライン９とで構成される。尚、このフォトダイオード６の上部には可視光を透過する導電体である透明電極３１が設けられており、バイアスライン１６からの電気信号がコンタクト部２１から透明電極３１に与えられることで、フォトダイオード６の両端に電圧が発生する仕組みである。この透明電極３１としては、例えばインジウムースズ酸化物で構成されるＩＴＯが利用される。
【００６１】
ＴＦＴ７は、ソース部２３とドレイン部２４を備え、このドレイン部２４とデータライン９とがコンタクト部２２で電気的に接続される。そして、ソース部２３とドレイン部２４の間にはチャネル部２５が形成されており、このチャネル部２５の下部にゲート部２６が備えられる。又、このゲート部２６は、ゲートライン８と電気的に接続される構成である。このように構成される画素５を図３中のラインＡ−Ａ'で切断した時の断面図を図４に示す。
【００６２】
図４に示される画素５は、ｎ型アモルファスシリコン層４３、ｉ型アモルファスシリコン層４２、ｐ型アモルファスシリコン層４１によって構成されるｐｉｎ型フォトダイオード６と、透明電極３１と、ゲート電極３２と、ドレイン電極３３と、ソース電極３４と、ゲート絶縁膜３５と、チャネル層３６と、オーミックコンタクト層３７と、エッチングストップ層３８と、層間絶縁膜３９とを有する。又、透明電極３１がコンタクト部２１によってバイアスライン１６と電気的に接続されており、ドレイン電極３３がコンタクト部２２によってデータライン９と電気的に接続される。尚、図４では、点線によって層間絶縁膜３９が２層構造であるように示されているが、これは後述する画素形成過程の説明において、フォトダイオード６を形成する前に積層した層間絶縁膜３９と、フォトダイオード６を形成後に積層した層間絶縁膜３９とを区別するために便宜上示したものである。
【００６３】
以下に、画素５を形成する過程について図面を参照して説明する。図５〜図９は、図４に示される画素５を形成する一過程の状態を示す図である。尚、図１０〜図１２は、図４に示される構成の画素５が形成された後、保護膜層３及びシンチレータ層４を積層する過程を説明するための図である。
【００６４】
まずガラス基板２上にゲート電極３２を配置する（図５）。このゲート電極３２には、ＡｌやＭｏ−Ｔａ等の材料が利用される。又、上述のようにこのゲート電極３２はゲートライン８と電気的に接続される構成である。次に、ゲート電極３２を覆うようにゲート絶縁膜３５を設置する（図６）。このゲート絶縁膜３５は、ゲート電極３２と他のドレイン電極３３及びソース電極３４とを絶縁するために設けられるものであり、ＳｉＮｘ等の材料が利用される。尚、このゲート絶縁膜３５を例えばアルミニウム酸化膜とＳｉＮｘの２層で構成するものとしても良い。このように２層構造とすることで、ピンホール等の製造上の欠陥を予防する効果がある。尚、以下の各図においては、煩雑さを回避するためにゲートライン８の図示を省略する。
【００６５】
次に、ゲート絶縁膜３５の上部にアモルファスシリコン層（チャネル層）３６を積層し、さらにその上部にエッチングストップ層３８を積層する（図７）。このエッチングストップ層３８は、ゲート絶縁膜３５と同様にＳｉＮｘで構成されるものとしても良い。このエッチングストップ層３８は、ドレイン電極３３及びソース電極３４を形成する時やエッチングによりパターニングするときにチャネル層３６に対してダメージが与えられるのを防止する効果がある。又、チャネル層３６を例えばｉ型アモルファスシリコン層で構成するものとしても構わない。
【００６６】
次に、チャネル層３６の上部のドレイン電極３３及びソース電極３４を構成する箇所に、オーミックコンタクト層３７を積層した後、オーミックコンタクト層３７の上部にドレイン電極３３及びソース電極３４を形成する（図８）。このドレイン電極３３及びソース電極３４は、ゲート電極３２と同様にＡｌやＭｏ−Ｔａ等の材料が利用される。又、このオーミックコンタクト層３７は、例えば高濃度ｎ型アモルファスシリコン層で形成され、チャネル層３６上部に積層されることで、金属で構成されるドレイン電極３３、ソース電極３４とチャネル層３６とのオーミック接触を容易にする効果がある。
【００６７】
次に、層間絶縁膜３９を画素全体に積層させた後、ドレイン電極３３とデータライン９をコンタクト部２２によって電気的に接続するとともに、ソース電極３４の上部にｎ型アモルファスシリコン層４３、ｉ型アモルファスシリコン層４２、ｐ型アモルファスシリコン層４１を順次積層してｐｉｎフォトダイオード６を形成し、更にｐ型アモルファスシリコン層４１の上部に透明電極３１を配置した後、この透明電極３１とバイアスライン１６とをコンタクト部２１によって電気的に接続する（図９）。このとき、層間絶縁膜３９を積層する際に、予めコンタクト部２２とドレイン電極３３との電気的接続点が形成できるようにコンタクトホールを作成しておくものとしても構わないし、フォトダイオード６を形成する領域の層間絶縁膜３９をエッチングにより除去した後、ソース電極３４上部にフォトダイオード６を構成するアモルファスシリコン層４１〜４３を形成させるものとしても構わない。
【００６８】
更に、このとき、フォトダイオード６を形成するアモルファスシリコン層４１〜４３を、水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）で構成するものとしても構わないし、他のシリコン材料である微結晶シリコンやポリシリコンで構成するものとしても構わない。又、層間絶縁膜３９が、上述のゲート絶縁膜３５及びエッチングストップ層３８と同様にＳｉＮｘで形成されるものとしても構わない。このようにして画素５の構成要素であるフォトダイオード６及びＴＦＴ７が配置される。
【００６９】
このようにフォトダイオード６及びＴＦＴ７が配置されると、まず画素全体に更に層間絶縁膜３９を積層してデバイスの安定化を図った上で（図４）、さらにこの層間絶縁膜３９上に保護膜層３を積層する（図１０）。上述のようにフォトダイオード６及びＴＦＴ７は上述のように層の構成が異なるため、層間絶縁膜３９積層時にはガラス基板２上での表面段差が生じており、保護膜層３によってこの画素表面を平坦化させるものとしても構わない。保護膜層３によって画素表面を平坦化することにより、この保護膜層３上部にシンチレータ層４を結晶成長させる際、当該シンチレータの結晶性が向上する効果を有する。以下では、保護膜層３によって画素表面が平坦化されるものとして説明を行う。
【００７０】
尚、このとき、保護膜層３は、上述のようにスピンコート技術を用いて感光性のポリイミドやアクリル系樹脂等を塗布することで形成されるものとしても構わない。
【００７１】
このようにして保護膜層３が積層された状態で、図１１に示すように画素５中のフォトダイオード６が形成されている領域上部に対してレーザー光５１を照射して、当該領域に位置する保護膜層３の光透過率を向上させる（透過率の高い保護膜層３−１に変化させる）。一方、フォトダイオード６上部以外の領域については、レーザー光５１を照射せず、保護膜層３が元来有する透過率を保持しており、フォトダイオード６上部に位置する保護膜層３−１に比べて透過率が低い状態である。尚、レーザー光を照射させないフォトダイオード６上部以外の領域に対してはフォトレジスト等を用いてマスキングを施しておくものとしても構わない。
【００７２】
上記のようにフォトダイオード６上部の領域のみ保護膜層の光透過率を向上させた後、当該保護膜層３及び保護膜層３−１上部にシンチレータ層４を蒸着又は気相成長等により結晶成長させる（図１２）。シンチレータ層４は、入射された放射線を可視光に変換する機能を備える材料で構成されており、例えば少量のタリウムを不純物として含むＣｓＩ、ＮａＩ等が利用される。尚、以下ではシンチレータ層４がＣｓＩで構成されるものとして説明する。
【００７３】
このように構成される画素５上部のシンチレータ層４に放射線が入射させると、シンチレータ層４によって当該放射線が可視光に変換される。このとき、シンチレータ層４から放射させる可視光の内、透過率の高い保護膜層３−１に入射される可視光は、保護膜層３−１下部に位置するフォトダイオード６に与えられ、当該フォトダイオード６にて電気信号に変換される。一方、透過率の高くない保護膜層３に入射される可視光は、当該保護膜層３内部で減衰して伝送される光量が減少する。
【００７４】
即ち、シンチレータ層４から放射された後、保護膜層を透過してフォトダイオード６に入射される可視光は、そのほとんどが当該フォトダイオード６を構成する画素５の領域に入射した放射線が変換されて生成された可視光で構成され、画素５に隣接する画素領域に入射した放射線が変換されて生成された後、透過率の高くない保護膜層３内部を透過することでフォトダイオード６に入射された可視光を含む割合は大きく減少するため、クロストークを抑制することができる。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤと比較して取得画像の解像度を向上させることができる。
【００７５】
又、上述では、保護膜層３の透過率を向上させる措置としてレーザー光を照射させるものとしたが、レーザー光の照射に限られず、例えば紫外光を照射させるものとしても構わないし、他の方法によって透過率を向上させるものとしても構わない。
【００７６】
又、上述では、層間絶縁膜３９を積層後、当該層間絶縁膜３９上部に保護膜層３を積層させる構成としたが、このとき、層間絶縁膜３９を保護膜層３と同一の材質で構成するものとしても構わない。即ち、基板２上にフォトダイオード６及びＴＦＴ７を形成した後、保護膜層３を画素全体に積層するものとしても良い。尚、このとき、上述と同様、保護膜層３の上部表面を平坦化させるものとしても構わない。
【００７７】
又、上述において、シンチレータ層４を結晶成長させた後、当該シンチレータ層４上部にシンチレータ保護層６１を積層させるものとしても構わない（図１３）。このシンチレータ保護層６１は、シンチレータ層４の耐湿目的で積層され、例えばポリイミド等で形成される。更に、図１３に示すように、シンチレータ保護層６１上部に迷光防止層６２を成膜しても良い。この迷光防止層６２は、例えばアルミニウム膜で構成され、下部に位置するシンチレータ層４で生成された可視光が入射されると、当該入射光を反射させる機能を有しており、これによってシンチレータ層４上部領域に可視光が放射される光量を抑制することができる。
【００７８】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態におけるＦＰＤ１ａは、図１に示されるＦＰＤ１において基板２上部に積層される保護膜層３の代わりに、保護膜層３ａが積層される構成である。この保護膜層３ａは、レーザー光が照射されることで内部の屈折率が制御可能である材質で構成され、例えば光機能性を有するアクリル系樹脂材料をスピンコート技術を用いて塗布することで形成される。尚、保護膜層以外の構成要素については、第１の実施形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。又、図中において、第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７９】
図１４〜図１６は、第２の実施形態における画素５ａを形成する過程及び画素５ａ上部に保護膜層３ａ及びシンチレータ層４を積層する過程を説明するための一状態図である。又、本実施形態は、第１の実施形態で説明した、画素５の上部にシンチレータ層４を積層するまでの製造過程（図４〜図１２）の内の一部の過程が異なる形態であり、以下では第１の実施形態と異なる箇所のみの説明を行う。
【００８０】
本実施形態における画素５ａは、第１の実施形態における画素５を形成する過程において、ガラス基板２上にフォトダイオード６及びＴＦＴ７が形成された後、層間絶縁膜３９が積層されると（図４）、この層間絶縁膜３９の上部に保護膜層３ａを積層する（図１４）。このとき、第１の実施形態と同様に、保護膜層３ａによって画素表面を平坦化するものとしても構わない。この保護膜層３ａは、上述のように層内の屈折率が制御可能な構成である。
【００８１】
このようにして保護膜層３ａが積層された状態で、図１５に示すように画素５中のフォトダイオード６が形成されている領域上部に対してレーザー光５１を照射することで屈折率を変化させて、当該領域に位置する保護膜層３ａの光集光性を向上させる（屈折率が変化した保護膜層３ａ−１に変化させる）。このとき、レーザー光５１を照射させないフォトダイオード６上部以外の領域に対しては、フォトレジスト等によってマスキングしておくものとしても構わない。
【００８２】
このとき、当該保護膜層３ａが、エネルギーが大きいレーザー光が照射されると、当該照射された領域の方向に屈折する性質を備えるとともに、照射されるレーザー光のエネルギーが大きいほど屈折する割合が大きい場合には、フォトダイオード６が形成されている領域上部の中央に位置する領域ほど高エネルギーレーザーを照射させるとともに、中央から離れた領域になるほど照射させるエネルギー量を減少させることで、当該レーザーが照射された領域に入射された可視光が屈折してフォトダイオード６に集光される構成にすることができる。そして、保護膜層３ａ及び保護膜層３ａ−１を積層後は、第１の実施形態と同様に、当該保護膜層上部にシンチレータ層４を結晶成長させる（図１６）。
【００８３】
このように構成されるとき、シンチレータ層４からフォトダイオード６上部領域に入射された可視光は、屈折率が制御された保護膜層３ａ−１を通過する際にフォトダイオード６の方向に集光されるので、フォトダイオード６外部方向に放射されることで隣接画素のフォトダイオード６に入射される光量を減少させることができ、クロストークを抑制する効果を有する。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤと比較して取得画像の解像度を向上させることができる。
【００８４】
又、上述では、保護膜層３ａの屈折率を変化させる措置としてレーザー光を照射させるものとしたが、レーザー光の照射に限られず、例えば紫外光を照射させるものとしても構わないし、他の方法によって屈折率を変化させるものとしても構わない。
【００８５】
又、保護膜層３ａが、レーザー光を照射されると透過率が向上する性質も有する場合においては、屈折率を変化させるとともに、第１の実施形態と同様に透過率を向上させるものとしても良い。即ち、レーザー光をフォトダイオード６上部領域に照射させることで、当該領域の透過率を向上させるとともに、入射された可視光がフォトダイオード６方向に集光されるように屈折率を制御させるものとしても構わない。このように構成されることで、更に隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される光量を減少させる効果を有する。
【００８６】
又、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シンチレータ層４を結晶成長させた後、当該シンチレータ層４上部にシンチレータ保護層６１を積層させるものとしても構わない。このシンチレータ保護層６１は、シンチレータ層４の耐湿目的で積層され、例えばポリイミド等で形成される。更に、このシンチレータ保護層６１上部に迷光防止層６２を成膜しても良い。この迷光防止層６２は、例えばアルミニウム膜で構成され、下部に位置するシンチレータ層４で生成された可視光が入射されると、当該入射光を反射させる機能を有しており、これによってシンチレータ層４上部領域に可視光が放射される光量を抑制することができる。
【００８７】
又、第１の実施形態と同様に、層間絶縁膜３９を積層後、当該層間絶縁膜３９上部に保護膜層３ａを積層させる構成としたが、このとき、層間絶縁膜３９を保護膜層３ａと同一の材質で構成するものとしても構わない。即ち、基板２上にフォトダイオード６及びＴＦＴ７を形成した後、保護膜層３ａを画素全体に積層するものとしても良い。尚、このとき、上述と同様、保護膜層３ａの上部表面を平坦化させるものとしても構わない。
【００８８】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態におけるＦＰＤ１ｂは、図１に示されるＦＰＤ１において基板２上部に積層される保護膜層３の代わりに、保護膜層３ｂが積層される構成である。この保護膜層３ｂは、レーザー光が照射されることで透過率が制御可能であるとともに着色が可能な材質で構成され、例えば光機能性を有するアクリル系樹脂材料をスピンコート技術を用いて塗布することで形成される。尚、保護膜層以外の構成要素については、第１の実施形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。又、図中において、第１又は第２の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８９】
図１７〜図１９は、第３の実施形態における画素５ｂを形成する過程及び画素５ｂ上部に保護膜層３ｂ及びシンチレータ層４を積層する過程を説明するための一状態図である。又、本実施形態は、第１の実施形態で説明した、画素５の上部にシンチレータ層４を積層するまでの製造過程（図４〜図１２）の内の一部の過程が異なる形態であり、以下では第１の実施形態と異なる箇所のみの説明を行う。
【００９０】
本実施形態における画素５ｂは、第１の実施形態における画素５を形成する過程において、ガラス基板２上にフォトダイオード６及びＴＦＴ７が形成された後、層間絶縁膜３９が積層されると（図４）、この層間絶縁膜３９の上部に保護膜層３ｂを積層する（図１７）。このとき、第１の実施形態と同様に、保護膜層３ｂによって画素表面を平坦化するものとしても構わない。この保護膜層３ｂは、上述のように、レーザー光が照射されることで透過率が制御可能であるとともに着色が可能な材質で構成される。
【００９１】
このようにして保護膜層３ｂが積層された状態で、図１８に示すように画素５中のフォトダイオード６が形成されている領域上部以外の領域に対して保護膜層３ｂの着色を行い、当該領域の透過率を低下させる（透過率の低い保護膜層３ｂ−１に変化させる）。
【００９２】
このとき、保護膜層３ｂに着色剤が含有されている構成であるとともに、当該保護膜層３ｂにレーザー光を照射することによって当該着色剤による着色効果が生じる構成である場合には、フォトダイオード６上部領域以外の領域に限定してレーザー光を照射することで保護膜層３ｂの着色を行うものとしても構わない。尚、レーザー光を照射させないフォトダイオード６上部の領域に対しては、フォトレジスト等によってマスキングしておくものとしても構わない。
【００９３】
そして、保護膜層３ｂ及び保護膜層３ｂ−１を積層後、第１の実施形態と同様に、当該保護膜層上部にシンチレータ層４を結晶成長させる（図１９）。
【００９４】
このように構成されるとき、シンチレータ層４からフォトダイオード６上部領域に入射された可視光は、透過率の低くない保護膜層３ｂを通過して下部に位置するフォトダイオード６に伝送される一方、保護膜層３ｂの外部の保護膜層３ｂ−１の透過率は低下されているため、当該保護膜層３ｂ−１を透過して隣接画素のフォトダイオード６に入射される可視光の光量を減少させることができ、クロストークを抑制する効果を有する。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤと比較して取得画像の解像度を向上させることができる。
【００９５】
尚、本実施形態では、フォトダイオード６上部以外の領域に位置する保護膜層３ｂに対して透過率を低下させる措置を施したが、隣接画素領域で生成された可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射されることのないように、少なくとも隣接画素との境界領域上部の範囲に対して透過率を低下させる措置を行うものとしても構わない。
【００９６】
又、本実施形態のようにフォトダイオード６上部以外の領域に位置する保護膜層３ｂに対して透過率を低下させる場合には、ＴＦＴ７上部領域に位置する保護膜層３ｂについても透過率が低下されるため、当該ＴＦＴ７に入射される可視光光量が減少する。これによって、シンチレータ層から放射される可視光がオフ状態のＴＦＴ７に入射されることでリーク電流が発生し、ＴＦＴ７が誤動作を起こす現象を抑制する効果が得られる。
【００９７】
又、上述では、保護膜層３ｂの透過率を低下させる処理として保護膜層３ｂを着色するものとしたが、透過率を低下させる方法はこれに限定されず、例えば保護膜層３ｂがレーザー光を照射されることで当該保護膜層３ｂの物性が変化して透過率が低下する材質である場合には、フォトダイオード６上部以外の領域に対してレーザー光を照射して透過率を低下させるものとしても構わない。又、この場合においても、少なくとも画素境界領域に位置する保護膜層３ｂに対してレーザー光を照射させるものとしても構わない。
【００９８】
又、第１の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、フォトダイオード６上部領域以外に位置する保護膜層の透過率を低下させるとともに、フォトダイオード６上部領域については透過率を向上させるものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層がレーザー光を照射されることで透過率が向上する性質を有する場合、例えば透過率の低下を行う領域上部にカラーフィルタを積層させ、透過率を向上させる領域に対しては第１の実施形態と同様に例えばレーザー光を照射させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。
【００９９】
又、第２の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、フォトダイオード６上部領域以外に位置する保護膜層の透過率を低下させるとともに、フォトダイオード６上部領域については屈折率を変化させるものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層がレーザー光を照射されることで屈折率が変化する性質を有する場合、例えば透過率の低下を行う領域上部にカラーフィルタを積層させ、フォトダイオード６上部領域にはレーザー光を照射させて当該領域に入射された可視光が下部に位置するフォトダイオード６に集光されるように屈折率を変化させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。尚、保護膜層がレーザー光を照射されることで屈折率が変化するとともに透過率が向上する性質を有する場合には、第２の実施形態で上述したように、クロストークを抑制する効果が更に向上する。
【０１００】
尚、第１の実施形態又は第２の実施形態と組み合わせる場合においても、透過率を減少させる領域はフォトダイオード６上部以外の全ての領域に対して行う必要はなく、少なくとも隣接画素との境界領域に位置する保護膜層の透過率を減少させるものとして良い。又、隣接画素境界領域に加えてＴＦＴ７上部領域の保護膜層に対して透過率を減少させる場合には、上述のようにＴＦＴ７の誤動作を防止する効果を得ることができる。
【０１０１】
又、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シンチレータ層４を結晶成長させた後、当該シンチレータ層４上部にシンチレータ保護層６１を積層させるものとしても構わない。このシンチレータ保護層６１は、シンチレータ層４の耐湿目的で積層され、例えばポリイミド等で形成される。更に、このシンチレータ保護層６１上部に迷光防止層６２を成膜しても良い。この迷光防止層６２は、例えばアルミニウム膜で構成され、下部に位置するシンチレータ層４で生成された可視光が入射されると、当該入射光を反射させる機能を有しており、これによってシンチレータ層４上部領域に可視光が放射される光量を抑制することができる。
【０１０２】
又、第１の実施形態と同様に、層間絶縁膜３９を積層後、当該層間絶縁膜３９上部に保護膜層３ｂを積層させる構成としたが、このとき、層間絶縁膜３９を保護膜層３ｂと同一の材質で構成するものとしても構わない。即ち、基板２上にフォトダイオード６及びＴＦＴ７を形成した後、保護膜層３ｂを画素全体に積層するものとしても良い。尚、このとき、上述と同様、保護膜層３ｂの上部表面を平坦化させるものとしても構わない。
【０１０３】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態におけるＦＰＤ１ｃは、図１に示されるＦＰＤ１において基板２上部に積層される保護膜層３に加えて保護膜層３ｃが積層される構成である。この保護膜層３ｃは、保護膜層３に比べて光透過率が低い光吸収性の機能を有した材質で形成されており、例えば感光性ポリイミドで構成される。尚、保護膜層以外の構成要素については、第１の実施形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。又、図中において、第１〜第３の各実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１０４】
図２０〜図２３は、第４の実施形態における画素５ｃを形成する過程及び画素５ｃ上部に保護膜層３、保護膜層３ｃ及びシンチレータ層４を積層する過程を説明するための一状態図である。又、本実施形態は、第１の実施形態で説明した、画素５の上部にシンチレータ層４を積層するまでの製造過程（図４〜図１２）の内の一部の過程が異なる形態であり、以下では第１の実施形態と異なる箇所のみの説明を行う。
【０１０５】
本実施形態における画素５ｃは、第１の実施形態における画素５を形成する過程において、ガラス基板２上にフォトダイオード６及びＴＦＴ７が形成された後、層間絶縁膜３９が積層されると（図４）、この層間絶縁膜３９の上部に保護膜層３ｃを積層する（図２０）。このとき、第１の実施形態と同様に、保護膜層３ｃによって画素表面を平坦化するものとしても構わない。この保護膜層３ｃは、上述のように光透過率が低い光吸収性の機能を有しており、例えば感光性ポリイミドで構成されるものとして良い。
【０１０６】
このようにして保護膜層３ｃが積層された状態で、図２１に示すようにフォトダイオード６上部領域のみをフォトリソグラフィー技術を用いて除去した後、図２２に示すように、更にこのフォトダイオード６上部領域に改めて保護膜層３ｃよりも透過率の良好な保護膜層３を積層する。このとき、保護膜層３の上面と保護膜層３ｃの上面とを平坦化させることによって、第１の実施形態と同様に画素表面全体を平坦化させるものとしても構わない。そして、保護膜層３ｃ及び保護膜層３を積層後、第１の実施形態と同様に、当該保護膜層上部にシンチレータ層４を結晶成長させる（図２３）。
【０１０７】
このように構成されるとき、シンチレータ層４からフォトダイオード６上部領域に入射された可視光は、透過率の低くない保護膜層３を通過して下部に位置するフォトダイオード６に伝送される一方、保護膜層３の外部の保護膜層３ｃは保護膜層３に比べて低い透過率であるため、当該保護膜層３ｃを透過して隣接画素のフォトダイオード６に入射される可視光の光量を減少させることができ、クロストークを抑制する効果を有する。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤと比較して取得画像の解像度を向上させることができる。
【０１０８】
尚、本実施形態では、フォトダイオード６上部以外の領域に対しては透過率の低い保護膜層３ｃを残し、フォトダイオード６上部の領域に対しては透過率の低くない保護膜層３を改めて積層させるものとしたが、隣接画素領域で生成された可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射されることのないように、少なくとも隣接画素との境界領域上部に位置する保護膜層３ｃを残すとともに、その他の領域については保護膜層３を積層させる処理を行うものとしても構わない。このとき、更に隣接画素との境界領域に加えて、ＴＦＴ７上部領域についても透過率の低い保護膜層３ｃを積層する場合には、当該ＴＦＴ７に入射される可視光光量が減少するため、シンチレータ層から放射される可視光がオフ状態のＴＦＴ７に入射されることでリーク電流が発生し、ＴＦＴ７が誤動作を起こす現象を抑制する効果が得られる。
【０１０９】
又、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、保護膜層３ｃを除去後改めて積層した保護膜層３に対して、更に透過率を向上させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３がレーザー光を照射されることで透過率が向上する性質を有する場合、保護膜層３ｃを除去後改めて積層した保護膜層３に対して、第１の実施形態と同様にレーザー光を照射させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。
【０１１０】
又、第２の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、保護膜層３ｃを除去後改めて保護膜層３ｃより透過率の高い保護膜層３ａを積層し、この保護膜層３ａに対して更に屈折率を制御させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３ａがレーザー光を照射されることで屈折率が変化する性質を有する場合、保護膜層３ｃ除去後改めて積層した保護膜層３ａに対して、当該保護膜層３ａに入射された可視光が下部に位置するフォトダイオード６に集光されるように屈折率を変化させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。尚、保護膜層がレーザー光を照射されることで屈折率が変化するとともに透過率が向上する性質を有する場合には、第２の実施形態で上述したように、クロストークを抑制する効果が更に向上する。
【０１１１】
又、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シンチレータ層４を結晶成長させた後、当該シンチレータ層４上部にシンチレータ保護層６１を積層させるものとしても構わない。このシンチレータ保護層６１は、シンチレータ層４の耐湿目的で積層され、例えばポリイミド等で形成される。更に、このシンチレータ保護層６１上部に迷光防止層６２を成膜しても良い。この迷光防止層６２は、例えばアルミニウム膜で構成され、下部に位置するシンチレータ層４で生成された可視光が入射されると、当該入射光を反射させる機能を有しており、これによってシンチレータ層４上部領域に可視光が放射される光量を抑制することができる。
【０１１２】
又、第１の実施形態と同様に、層間絶縁膜３９を積層後、当該層間絶縁膜３９上部に保護膜層３ｃを積層させる構成としたが、このとき、層間絶縁膜３９を保護膜層３ｃと同一の材質で構成するものとしても構わない。即ち、基板２上にフォトダイオード６及びＴＦＴ７を形成した後、保護膜層３ｃを画素全体に積層するものとしても良い。尚、このとき、上述と同様に保護膜層３ｃの上部表面を平坦化させるものとしても構わない。
【０１１３】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態におけるＦＰＤ１ｄは、図１に示されるＦＰＤ１において基板２上部に隣接画素からの可視光がフォトダイオード６に入射されるのを防止するための光セパレータ７１を設ける構成である。この光セパレータ７１は、フォトダイオード６と同一の構成要素であるアモルファスシリコン層で構成される。尚、本実施形態は、光セパレータ７１を設けること以外については第１の実施形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。又、図中において、第１〜第４の各実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１１４】
図２４〜図２７は、第５の実施形態における画素５ｄを形成する過程及び画素５ｄ上部に保護膜層３及びシンチレータ層４を積層する過程を説明するための一状態図である。又、本実施形態は、第１の実施形態で説明した、画素５の上部にシンチレータ層４を積層するまでの製造過程（図４〜図１２）の内の一部の過程が異なる形態であり、以下では第１の実施形態と異なる箇所のみの説明を行う。
【０１１５】
本実施形態における画素５ｄは、第１の実施形態における画素５を形成する過程において、ガラス基板２上にＴＦＴ７が形成されると（図８）、層間絶縁膜３９を画素全体に積層させた後、ドレイン電極３３とデータライン９をコンタクト部２２によって電気的に接続するとともに、ソース電極３４の上部と、ＴＦＴ７上部及びデータライン９上部を含む領域に積層されている層間絶縁膜３９上部にｎ型アモルファスシリコン層、ｉ型アモルファスシリコン層、ｐ型アモルファスシリコン層を積層する（図２４）。このとき、層間絶縁膜３９を積層する際に、予めフォトダイオード６とソース電極３４との電気的接続点及びコンタクト部２２とドレイン電極３３との電気的接続点が形成できるようにコンタクトホールを作成しておくものとしても構わない。即ち、ソース電極３４上部にはフォトダイオード６が形成されるとともに、ＴＦＴ７上部及びデータライン９上部を含む領域に積層されている層間絶縁膜３９上部にはフォトダイオード６と同様の層構成をしたアモルファスシリコン層が積層される。尚、図２４中、ｎ型アモルファスシリコン層４３、ｉ型アモルファスシリコン層４２、ｐ型アモルファスシリコン層４１がフォトダイオード６を形成するアモルファスシリコン層であり、ｎ型アモルファスシリコン層４３ｄ、ｉ型アモルファスシリコン層４２ｄ、ｐ型アモルファスシリコン層４１ｄが、可視光を吸収する光セパレータ７１を構成する。
【０１１６】
尚、このとき、少なくともフォトダイオード６を形成する領域に積層される層間絶縁膜３９をエッチングにより除去した後、フォトダイオード６を構成するアモルファスシリコン層を画素上に積層させるものとしても構わない。又、フォトダイオード６を形成するアモルファスシリコン層４１〜４３と、ＴＦＴ７上部及びデータライン９上部を含む領域に積層されている層間絶縁膜３９上部に積層されるアモルファスシリコン層４１ｄ〜４３ｄとは電気的に接続されていないものとして良い。
【０１１７】
図２４に示すように、アモルファスシリコン層４１ｄ〜４３ｄはＴＦＴ７上部を覆う層間絶縁膜３９上に積層されているため、フォトダイオード６を形成するために積層されたアモルファスシリコン層４１〜４３と比較して高い位置に形成される。
【０１１８】
この状態の下で、ｐ型アモルファスシリコン層４１の上部に透明電極３１を配置した後、この透明電極３１とバイアスライン１６とを電気的に接続する。そして、再び画素全体に対して層間絶縁膜３９を積層した後（図２５）、この層間絶縁膜３９上に更に保護膜層３を積層させる（図２６）。このとき、上述の各実施形態と同様、保護膜層３によって画素表面を平坦化させるものとしても構わない。
【０１１９】
そして、図２６に示すように保護膜層３を積層させた後、この保護膜層３上にシンチレータ層４を結晶成長させる（図２７）。このように構成されるとき、フォトダイオード６上部以外の領域には、アモルファスシリコン層４１ｄ〜４３ｄで形成される光セパレータ７１が構成される。この光セパレータ７１は、フォトダイオード６と同一の構成であり、入射された光を吸収する特性を備える。従って、フォトダイオード６上部領域で生成された可視光は、第１の実施形態と同様に下部に位置するフォトダイオード６に伝送されるのに対し、隣接画素領域で生成された可視光は、光セパレータ７１に入射されると、入射された可視光の内の所定光量はこの光セパレータ７１によって吸収されるため、この可視光がフォトダイオード６に入射される割合は減少し、これによってクロストークを抑制する効果を有する。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤと比較して取得画像の解像度を向上させることができる。
【０１２０】
更に、本実施形態の構成によれば、ＴＦＴ７上部にも光セパレータ７１を形成するアモルファスシリコン層４１ｄ〜４３ｄが積層されており、このアモルファスシリコン層が有する遮光効果によって、ＴＦＴ７に入射される光量が減少するため、シンチレータからの放射光がオフ状態のスイッチング素子に入射されたときにリーク電流が増加して当該スイッチング素子が誤動作を起こす現象を抑制することができる。
【０１２１】
尚、本実施形態では、フォトダイオード６上部以外の領域に光セパレータ７１を形成する構成としたが、隣接画素領域で生成された可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射されることのないように、少なくとも隣接画素との境界領域上部に光セパレータ７１を形成するものとしても構わないし、この境界領域に加えてＴＦＴ７上部領域を含む領域に光セパレータ７１を形成するものとしても構わない。
【０１２２】
又、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、保護膜層３の内フォトダイオード６上部領域に形成される保護膜層３に対して、透過率を向上させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３がレーザー光を照射されることで透過率が向上する性質を有する場合、フォトダイオード６上部領域に形成された保護膜層３に対して、第１の実施形態と同様にレーザー光を照射させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。
【０１２３】
又、第２の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、層間絶縁膜３９を積層後、保護膜層３の代わりに屈折率を制御することのできる保護膜層３ａを積層するとともに、保護膜層３ａの内フォトダイオード６上部領域に形成される保護膜層３ａに対して、屈折率を制御させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３ａがレーザー光を照射されることで屈折率が変化する性質を有する場合、層間絶縁膜３９を積層後、画素表面全体に積層した保護膜層３ａの内のフォトダイオード６上部領域に形成される保護膜層３ｂに対して、当該領域に形成された保護膜層３ａに入射された可視光が下部に位置するフォトダイオード６に集光されるように屈折率を変化させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。尚、保護膜層がレーザー光を照射されることで屈折率が変化するとともに透過率が向上する性質を有する場合には、第２の実施形態で上述したように、クロストークを抑制する効果が更に向上する。
【０１２４】
又、第３の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、層間絶縁膜３９を積層後、保護膜層３の代わりに着色可能な保護膜層３ｂを積層するとともに、保護膜層３ｂの内フォトダイオード６上部領域以外に形成される保護膜層３ｂに対して、着色を施して透過率を低下させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３ｂがレーザー光を照射されることで着色効果が生じる構成である場合には、フォトダイオード６上部領域以外の領域に限定してレーザー光を照射することで保護膜層３ｂの着色を行うものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。尚、保護膜層がレーザー光を照射されることで屈折率が変化するとともに透過率が向上する性質を有する場合には、第２の実施形態で上述したように、クロストークを抑制する効果が更に向上する。
【０１２５】
又、第４の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、層間絶縁膜３９を積層後、保護膜層３よりも透過率の低い保護膜層３ｃを積層した後、フォトダイオード６上部領域のみをフォトリソグラフィー技術を用いて除去した後、更にこのフォトダイオード６上部領域に改めて保護膜層３ｃより透過率の高い保護膜層３を積層する。このとき、保護膜層３の上面と保護膜層３ｃの上面とを平坦化させることによって、第１の実施形態と同様に画素表面全体を平坦化させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。
【０１２６】
尚、第１〜第４の各実施形態と組み合わせる場合においても、光セパレータ７１を形成する領域を少なくとも隣接画素との境界領域に形成するものとして構わない。このとき、隣接画素との境界領域に加えてＴＦＴ７上部領域に光セパレータ７１を形成する場合には、上述のようにＴＦＴ７の誤動作を防止する効果を得ることができる。
【０１２７】
又、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シンチレータ層４を結晶成長させた後、当該シンチレータ層４上部にシンチレータ保護層６１を積層させるものとしても構わない。このシンチレータ保護層６１は、シンチレータ層４の耐湿目的で積層され、例えばポリイミド等で形成される。更に、このシンチレータ保護層６１上部に迷光防止層６２を成膜しても良い。この迷光防止層６２は、例えばアルミニウム膜で構成され、下部に位置するシンチレータ層４で生成された可視光が入射されると、当該入射光を反射させる機能を有しており、これによってシンチレータ層４上部領域に可視光が放射される光量を抑制することができる。
【０１２８】
又、第１の実施形態と同様に、層間絶縁膜３９を積層後、当該層間絶縁膜３９上部に保護膜層３を積層させる構成としたが、このとき、層間絶縁膜３９を保護膜層３と同一の材質で構成するものとしても構わない。即ち、基板２上にフォトダイオード６及び光セパレータ７１を形成した後、保護膜層３を画素全体に積層するものとしても良い。尚、このとき、上述と同様に保護膜層３の上部表面を平坦化させるものとしても構わない。尚、保護膜層３の代わりに保護膜層３ａ、保護膜層３ｂ、又は保護膜層３ｃを積層する場合においても、同様に基板２上にフォトダイオード６及び光セパレータ７１を形成した後、該当する保護膜層を画素全体に積層するものとしても良い。
【０１２９】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態におけるＦＰＤ１ｅは、図１に示されるＦＰＤ１において、基板２上部に積層する保護膜層３に対して保護膜層３表面の一部の平坦性を低下させる措置を施した状態の下で、シンチレータ層４を結晶成長させた構成である。尚、本実施形態は、保護膜層３の層表面の一部の平坦性を低下させること以外については第１の実施形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。又、図中において、第１〜第５の各実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１３０】
図２８〜図３１は、第６の実施形態における画素５ｅを形成する過程及び画素５ｅ上部に保護膜層３及びシンチレータ層４を積層する過程を説明するための一状態図である。又、本実施形態は、第１の実施形態で説明した、画素５の上部にシンチレータ４を積層するまでの製造過程（図４〜図１２）の内の一部の過程が異なる形態であり、以下では第１の実施形態と異なる箇所のみの説明を行う。
【０１３１】
本実施形態における画素５ｅは、第１の実施形態における画素５を形成する過程において、層間絶縁膜３９の上部に保護膜層３が積層されると（図１０）、各画素５ｅ相互の境界領域であるゲートライン８上部及びデータライン９上部に位置する保護膜層３の平坦性を低下させる処理を施す。このとき、平坦性を低下させない領域に対してはフォトレジスト等でマスキングして保護を行う（図２８）。この平坦性を低下させる処理としては、例えばＡｒやＮｅ等の不活性ガスをプラズマ状態にしてイオン化させた上でこのイオンを表面に叩きつける処理（物理的スパッタリング処理）、Ｈ2やＯ2等の反応性ガスをプラズマ状態にしてイオン化させた上でこのイオンを表面に叩きつける処理（化学的スパッタリング処理）、薬剤に浸漬させて化学反応を起こすことで表面を融解する処理（化学的エッチング処理）、保護膜層表面に対して紫外線あるいは高エネルギーパルス光（レーザー光）を照射させることによって表面を結晶化させて凹凸を大きくする処理等がある。この処理を施すことにより、マスキングされていない画素境界領域に位置する保護膜層３の平坦性が、マスキングにより保護されている画素境界領域以外（フォトダイオード６上部領域、ＴＦＴ７上部領域を含む）に位置する保護膜層３の平坦性に比して低下する。
【０１３２】
上述の保護膜層３の表面状態を低下させる処理を施した後、この保護膜層３の上部にシンチレータ層４を蒸着または気相成長等により結晶成長させる（図２９）。シンチレータ層４を構成するＣｓＩ等の材質は、その結晶が柱状に成長する特徴を備えるとともに、ＣｓＩを結晶成長させる表面に凹凸が存在する場合には、その領域でＣｓＩの結晶成長が悪化して結晶性に乱れが発生することが知られている。ＣｓＩの結晶性に乱れが生じると、入射された放射線が変換されて生じた可視光を当該ＣｓＩ下部に透過させる透過能力が低下する。
【０１３３】
このため、上述のように保護膜層３の表面状態に差異をつけた状態で当該保護膜層３の上部にＣｓＩを結晶成長させることにより、平坦性の高い領域では結晶成長状態の優れたシンチレータ層４ｅ−１が形成される一方、平坦性の低い領域では結晶成長状態が悪く結晶性に一定の乱れを伴うシンチレータ層４ｅ−２が形成される。
【０１３４】
このように構成される画素５上部のシンチレータ層４に放射線が入射されると、シンチレータ層４によって当該放射線が可視光に変換される。このとき、当該可視光は、透過能力が高い状態であるシンチレータ層４ｅ−１の領域内では高効率を維持したまま伝送される一方、透過能力が低い状態であるシンチレータ層４ｅ−２の領域内では減衰して伝送される光量は減少する。即ち、シンチレータ層４ｅ−１を透過してシンチレータ層４ｅ−１下部に配置されたフォトダイオード６に伝送される可視光は、そのほとんどが当該フォトダイオード６を構成する画素５の領域に入射した放射線が変換されて生成された可視光で構成され、画素５に隣接する画素領域に入射した放射線が変換されて生成された可視光がシンチレータ層４ｅ−２を透過することで画素５領域のシンチレータ層４ｅ−１内部に伝送された可視光を含む割合は大きく減少するため、クロストークを抑制することができる。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤに比して取得画像の解像度を向上させることが可能となる。
【０１３５】
尚、本実施形態のＦＰＤ１ｅは、画素境界領域上部に結晶成長させるシンチレータの結晶成長状態を、画素境界領域以外のフォトダイオード６上部領域やＴＦＴ７上部領域に結晶成長させるシンチレータの結晶成長状態と比較して悪化させることで、隣接画素のフォトダイオード６に入射する可視光の光量を抑制する構成であり、この結晶成長状態の差異の実現方法は本実施例に限られない。例えば、フォトダイオード６及びＴＦＴ７が配置される上部以外の領域の保護膜層３の上面に、表面粗度の高い材質を積層した上でシンチレータを結晶成長させる構成としても構わない。このとき、異なる材質を形成する場合には、フォトリソグラフィーを用いてパターニングした後、エッチングにより対象領域以外に積層された当該材質を除去することによって形成する。例えばアモルファスシリコンやＩＴＯを境界領域上部のシンチレータ層４の下地層として保護膜層３の上に更に積層し、新たに積層された上面と平坦になるように他の領域に対しては保護膜層３を積層することで、境界領域上部と他の領域とで材質の異なる層を形成し、この上面にシンチレータ層４を結晶成長させることで、シンチレータ層４の結晶性に差異を設けるものとしても構わない。
【０１３６】
又、本実施形態において、表面状態の平坦性を低下させない領域にフォトレジストによるマスキングを施すことで保護を行うものとしたが、このとき表面状態の平坦性を低下させる画素境界領域においてフォトレジストを完全に除去せずに残渣を残した状態でシンチレータ層を積層させるものとしても構わない。このようにすることで、当該領域のシンチレータ層４の結晶性の悪化が顕著になる。
【０１３７】
又、本実施形態においても、上述の第１〜第５の各実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、クロストークを抑制する効果を更に高めることができる。
【０１３８】
即ち、第１の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、保護膜層３の内フォトダイオード６上部領域に形成される保護膜層３に対して透過率を向上させる措置を施すとともに、上述した領域の表面の平坦性を低下させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３がレーザー光を照射されることで透過率が向上する性質を有する場合、フォトダイオード６上部領域に形成された保護膜層３に対して、第１の実施形態と同様にレーザー光を照射させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。
【０１３９】
又、第２の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、層間絶縁膜３９を積層後、保護膜層３の代わりに屈折率を制御することのできる保護膜層３ａを積層し、保護膜層３ａの内フォトダイオード６上部領域に形成される保護膜層３ａに対して屈折率を制御させる措置を施すとともに、上述した領域の表面の平坦性を低下させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３ａがレーザー光を照射されることで屈折率が変化する性質を有する場合、層間絶縁膜３９を積層後、画素表面全体に積層した保護膜層３ａの内のフォトダイオード６上部領域に形成される保護膜層３ａに対して、当該領域に形成された保護膜層３ａに入射された可視光が下部に位置するフォトダイオード６に集光されるように屈折率を変化させるものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。尚、保護膜層がレーザー光を照射されることで屈折率が変化するとともに透過率が向上する性質を有する場合には、第２の実施形態で上述したように、クロストークを抑制する効果が更に向上する。
【０１４０】
又、第３の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、層間絶縁膜３９を積層後、保護膜層３の代わりに着色可能な保護膜層３ｂを積層し、保護膜層３ｂの内フォトダイオード６上部領域以外に形成される保護膜層３ｂに対して、着色を施して透過率を低下させる措置を施すとともに、上述した領域の表面の平坦性を低下させる措置を施すものとしても構わない。即ち、積層される保護膜層３ｂがレーザー光を照射されることで着色効果が生じる構成である場合には、フォトダイオード６上部領域以外の領域に限定してレーザー光を照射することで保護膜層３ｂの着色を行うものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。
【０１４１】
又、第４の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、層間絶縁膜３９を積層後、保護膜層３よりも透過率の低い保護膜層３ｃを積層し、フォトダイオード６上部領域のみをフォトリソグラフィー技術を用いて除去した後、更にこのフォトダイオード６上部領域に改めて保護膜層３を積層して保護膜層３の上面と保護膜層３ｃの上面とを平坦化させ、更にこの保護膜層３ｃの内、上述した領域の表面の平坦性を低下させる措置を施すものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。
【０１４２】
又、第５の実施形態で説明した内容と組み合わせることにより、光セパレータ７１を形成後、層間絶縁膜３９及び保護膜層３を上部に積層した後、上述した領域の保護膜層３の表面に対して平坦性を低下させる措置を施すものとしても構わない。このようにすることで、当該画素領域で発生した可視光が当該画素を構成するフォトダイオード６に入射される割合が向上するとともに、隣接画素を構成するフォトダイオード６に入射される可視光の光量が減少するため、クロストークを抑制する効果が向上する。このとき、光セパレータ７１を形成する領域を少なくとも隣接画素との境界領域に形成するものとして構わない。又、隣接画素との境界領域に加えてＴＦＴ７上部領域にも光セパレータ７１を形成する場合には、上述のようにＴＦＴ７の誤動作を防止する効果を得ることができる。
【０１４３】
又、第５の実施形態において形成される光セパレータ７１と保護膜層３との材質の違いによって生じる表面の平坦性の差異を利用し、この上部にシンチレータ層４を結晶成長させることでシンチレータ層４の結晶性に差異を設けるものとしても構わない。以下、この構成について説明を行う。
【０１４４】
第５の実施形態において、フォトダイオード６及び光セパレータ７１を形成後、透明電極３１を配置してバイアスライン１６と接続し、更に画素全体に層間絶縁膜３９を積層させると（図２５）、この状態の下で、ｐ型アモルファスシリコン層４１ｄ上部に積層された層間絶縁膜３９のみエッチングにより除去を行った後、保護膜層３を積層させて画素全体の平坦化を行う（図３０）。即ち、アモルファスシリコン層４１ｄの高さ位置まで保護膜層３を積層させる。このとき、一部の平坦化層３がアモルファスシリコン層４１ｄに積層された場合に、このアモルファスシリコン層４１ｄ以外の領域をマスキングしておくとともに、アモルファスシリコン層４１ｄ上部に積層された平坦化層３に光を照射することで当該領域に積層された平坦化層３のみを除去するものとしても構わない。
【０１４５】
そして、図３０に示すように保護膜層３を積層させて画素表面の平坦化を行った後、この平坦化された画素表面上にシンチレータ層４を結晶成長させる（図３１）。このとき、シンチレータ層４は、保護膜層３上部及びアモルファスシリコン層４１ｄ上部において結晶成長が行われるが、保護膜層３はアモルファスシリコン層４１ｄと比較して平坦性が優れているため、保護膜層３上部では結晶成長状態の優れたシンチレータ層４ｅ−１が形成される一方、アモルファスシリコン層４１ｄ上部では結晶成長状態が悪く結晶性に一定の乱れを伴うシンチレータ層４ｅ−２が形成される。
【０１４６】
従って、このように構成される画素５に放射線が入射されると、第１の実施形態の場合と同様に、シンチレータ層４によって生成された可視光は、透過能力が高い状態であるシンチレータ層４ｅ−１の領域内では高効率を維持したまま伝送される一方、透過能力が低い状態であるシンチレータ層４ｅ−２の領域内では光量が減衰して伝送される光量は減少する。即ち、シンチレータ層４ｅ−１を透過してシンチレータ層４ｅ−１下部に配置されたフォトダイオード６に伝送される可視光は、そのほとんどが当該フォトダイオード６を構成する画素５の領域に入射した放射線が変換されて生成した可視光で構成され、画素５に隣接する画素領域に入射した放射線が変換された生成した可視光がシンチレータ層４ｅ−２を透過することで画素５領域のシンチレータ層４ｅ−１内部に伝送された可視光を含む割合は大きく減少するため、クロストークを抑制することができる。又、このように構成されるＦＰＤを利用することで、従来構造のＦＰＤに比して取得画像の解像度を向上させることが可能となる。
【０１４７】
尚、この場合においても、光セパレータ７１を構成するアモルファスシリコン層４１ｄの表面の平坦性を更に低下させるために、スパッタリング等の各種処理を施すものとしても構わない。又、上述と同様に、表面状態の平坦性を低下させる領域においてはフォトレジストを完全に除去せずに一部残渣を残したまま、当該上層にシンチレータ層４を積層させるものとしても構わない。このようにすることで、当該領域のシンチレータ層４の結晶性の悪化が顕著になる。
【０１４８】
又、上述ではアモルファスシリコン層４１ｄ上部にシンチレータ層を形成させることでシンチレータ層の結晶性を悪化させたが、ｐ型アモルファスシリコン層４１上部に透明電極３１を形成する際に、アモルファスシリコン層４１ｄ上部にも当該透明電極を形成し、この透明電極上にシンチレータ層４を結晶成長させることで結晶性を悪化させるものとしても構わない。
【０１４９】
又、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シンチレータ層４を結晶成長させた後、当該シンチレータ層４上部にシンチレータ保護層６１を積層させるものとしても構わない。このシンチレータ保護層６１は、シンチレータ層４の耐湿目的で積層され、例えばポリイミド等で形成される。更に、このシンチレータ保護層６１上部に迷光防止層６２を成膜しても良い。この迷光防止層６２は、例えばアルミニウム膜で構成され、下部に位置するシンチレータ層４で生成された可視光が入射されると、当該入射光を反射させる機能を有しており、これによってシンチレータ層４上部領域に可視光が放射される光量を抑制することができる。
【０１５０】
又、第１の実施形態と同様に、層間絶縁膜３９を積層後、当該層間絶縁膜３９上部に保護膜層３を積層させる構成としたが、このとき、層間絶縁膜３９を保護膜層３と同一の材質で構成するものとしても構わない。即ち、基板２上にフォトダイオード６及び光セパレータ７１を形成した後、保護膜層３を画素全体に積層するものとしても良い。尚、このとき、上述と同様に保護膜層３の上部表面を平坦化させるものとしても構わない。尚、保護膜層３の代わりに保護膜層３ａ、保護膜層３ｂ、又は保護膜層３ｃを積層する場合においても、同様に基板２上にフォトダイオード６及び光セパレータ７１を形成した後、該当する保護膜層を画素全体に積層するものとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明の放射線検出装置は、放射線によって披験物を撮影し、取得された画像を用いて分析を行う医療診断機器、非破壊検査機器等の画像分析装置に好適に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】は、本発明におけるＦＰＤの模式的外観図である。
【図２】は、マトリクス状に配置された画素が構成する回路ブロック図である。
【図３】は、一画素を上面から見たときのレイアウト図である。
【図４】は、一画素の断面図である
【図５】は、図４に示される画素を形成する一過程を示す図である。
【図６】は、図４に示される画素を形成する別の一過程を示す図である。
【図７】は、図４に示される画素を形成する更に別の一過程を示す図である。
【図８】は、図４に示される画素を形成する更に別の一過程を示す図である。
【図９】は、図４に示される画素を形成する更に別の一過程を示す図である。
【図１０】は、第１の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの一過程を示す図である。
【図１１】は、第１の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの別の一過程を示す図である。
【図１２】は、第１の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図１３】は、第１の実施形態においてシンチレータ層を積層後にシンチレータ保護層及び迷光防止層を積層する過程を示す図である。
【図１４】は、第２の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの一過程を示す図である。
【図１５】は、第２の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの別の一過程を示す図である。
【図１６】は、第２の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図１７】は、第３の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの一過程を示す図である。
【図１８】は、第３の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの別の一過程を示す図である。
【図１９】は、第３の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図２０】は、第４の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの一過程を示す図である。
【図２１】は、第４の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの別の一過程を示す図である。
【図２２】は、第４の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図２３】は、第４の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図２４】は、第５の実施形態において画素を形成する一過程を示す図である。
【図２５】は、第５の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの一過程を示す図である。
【図２６】は、第５の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの別の一過程を示す図である。
【図２７】は、第５の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図２８】は、第６の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの一過程を示す図である。
【図２９】は、第６の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの別の一過程を示す図である。
【図３０】は、第６の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図３１】は、第６の実施形態において画素形成後シンチレータ層を積層するまでの更に別の一過程を示す図である。
【図３２】は、ＦＰＤによるＸ線撮影システムの概念図である。
【図３３】は、ＦＰＤの構成を示す概念的なブロック図である。
【図３４】は、直接変換方式と間接変換方式を比較するためのブロック図である。
【符号の説明】
【０１５３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ    ＦＰＤ
２    ガラス基板
３、３−１、３ａ、３ａ−１、３ｂ、３ｂ−１、３ｃ    保護膜層
４、４ｅ−１、４ｅ−２    シンチレータ層
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５−１１〜５−ｍｎ    画素
６、６−１１〜６−ｍｎ    フォトダイオード
７、７−１１〜７−ｍｎ    ＴＦＴ
８、８−１〜８−ｍ    ゲートライン
９、９−１〜９−ｎ    データライン
１１    信号処理回路
１２    ＴＦＴ駆動回路
１６    バイアスライン
２１    コンタクト部
２２    コンタクト部
２３    ソース部
２４    ドレイン部
２５    チャネル部
２６    ゲート部
３１    透明電極
３２    ゲート電極
３３    ドレイン電極
３４    ソース電極
３５    ゲート絶縁膜
３６    チャネル層
３７    オーミックコンタクト層
３８    エッチングストップ層
３９    層間絶縁膜
４１、４１ｄ    ｐ型アモルファスシリコン層
４２、４２ｄ    ｉ型アモルファスシリコン層
４３、４３ｄ    ｎ型アモルファスシリコン層
５１    シンチレータ保護層
５２    迷光防止層
７１    光セパレータ
９００    被験体
９０１    撮影室
９０２    別室
９０３    ＦＰＤ
９０４    Ｘ線管
９０５    コンピュータ
９０６    プリンタ
９０７    ＰＡＣＳシステム
９１１    Ｘ線変換層
９１２    パネル
９１３    ガラス基板
９１４    画素
９１５    スイッチング素子
９１６    電荷蓄積素子
９１７    ゲートライン
９１８    データライン
９２１    アモルファスセレン
９２２    直流バイアス
９２５    蛍光体（シンチレータ）
９２６    光電変換素子
【図１】
2006189295.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006189295.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006189295.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006189295.tif 000012
【図１１】
2006189295.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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